Una nueva métrica de sostenibilidad cuantifica la persistencia de los plásticos en el medio ambiente

Investigadores de la Institución Oceanográfica Woods Hole han desarrollado una métrica de sostenibilidad para el diseño ecológico de productos que incluye el tiempo que tardan los residuos plásticos en degradarse en el medio ambiente.

Dado que la contaminación por plásticos supone una importante amenaza para los ecosistemas y la salud humana, entre las diversas estrategias para disminuir este tipo de contaminación figuran la reducción de la producción de plástico, la disminución de la generación de residuos y la mejora del material y el diseño de los productos de plástico.

Ahora, investigadores de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), con sede en Woods Hole, Massachusetts (EE.UU.), han desarrollado una métrica de sostenibilidad para el diseño ecológico de productos de plástico de baja persistencia en el medio ambiente. Según su estudio, publicado en la revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering, el cumplimiento de esta métrica podría reportar importantes beneficios medioambientales y sociales.

El estudio afirma que «aunque la contaminación plástica amenaza los ecosistemas y la salud humana, el uso de productos de plástico sigue aumentando. Para limitar sus efectos nocivos es preciso diseñar estrategias para los productos de plástico que tengan en cuenta las amenazas que los plásticos plantean al medio ambiente. Por ello, hemos desarrollado una métrica de sostenibilidad para el diseño ecológico de productos plásticos de baja persistencia ambiental y rendimiento sin compromisos».

Diseñar plásticos de un solo uso con este planteamiento puede tener un impacto sustancial. Los análisis del estudio afirman que el cambio a materiales alternativos para las tapas de los vasos de café de un solo uso, como el diacetato de celulosa y los polihidroxialcanoatos, podría reducir los costes medioambientales para la sociedad en cientos de millones de dólares.

Cuantificar la persistencia en el medio ambiente

En general, los productos se diseñan para que sean respetuosos con el medio ambiente principalmente equilibrando las compensaciones entre diversas preocupaciones medioambientales, como las emisiones de gases de efecto invernadero y el agotamiento de los recursos, porque existen algunos marcos y conjuntos de datos para estimar este tipo de impactos. La selección de un tipo de plástico en lugar de otro suele utilizarse para lograr este objetivo. Sin embargo, hasta la fecha, ningún marco de selección de materiales ha considerado o cuantificado la persistencia ambiental, o el tiempo que un artículo de plástico permanece en el medio ambiente como contaminación, como una preocupación ambiental clave.

«Lo que es importante determinar es cómo podemos diseñar materiales, productos y procesos funcionales, sostenibles y benignos que incorporen todos los principios de la ingeniería de materiales ecológicos en el mundo futuro en el que vamos a vivir», afirma el autor principal del artículo, Bryan James, científico e ingeniero de materiales e investigador postdoctoral en el Departamento de Química Marina y Geoquímica del WHOI. «¿Cuáles son las próximas estrategias y herramientas que los ingenieros, diseñadores de productos e incluso el consumidor medio pueden utilizar para tomar las mejores decisiones para el medio ambiente, sin tener que sacrificar el rendimiento del producto?».

Para desarrollar la métrica de la sostenibilidad, los investigadores integraron el índice de degradación ambiental del plástico en estrategias establecidas de selección de materiales, derivando índices de materiales para la persistencia ambiental. El análisis identifica los materiales, y sus propiedades, que merecen ser desarrollados, adoptados e invertidos para crear productos de plástico funcionales y con menor impacto ambiental.

Establecer y aplicar una métrica de sostenibilidad para la persistencia ha sido un reto debido a la falta de datos suficientes para la amplia gama de plásticos utilizados en los bienes de consumo. Hace poco que los científicos disponen de datos suficientes sobre los índices realistas de degradación ambiental de los distintos tipos de plástico, de modo que pueden tener más en cuenta sus propiedades y aplicarlas en el diseño.

Con estos datos, los investigadores demuestran ahora que, aunque cambiar un material plástico por otro puede reducir el coste de un producto y las emisiones de gases de efecto invernadero, ese cambio podría proporcionar un beneficio mucho mayor en términos de minimización de la vida útil medioambiental, la persistencia. Por ejemplo, si el diseñador de un producto sólo tuviera en cuenta el coste y las emisiones de gases de efecto invernadero, el ácido poliláctico sería una buena elección. Sin embargo, este material persiste en el océano. En comparación, el diacetato de celulosa y los polihidroxialcanoatos, aunque actualmente son un poco más caros que el ácido poliláctico, pueden tener menores emisiones de gases de efecto invernadero y no persisten en el océano.

«El 99% de los trabajos publicados sobre la contaminación por plásticos nos hablan de su gravedad. Este trabajo aborda el problema de una manera mucho más progresista, sobre cómo abordar un problema de una manera científica significativa que sea alcanzable, factible y económicamente viable», dijo el coautor Christopher Reddy, científico del Departamento de Química y Geoquímica Marina de la WHOI.

Rediseño de tapas de vasos de café

Como ejemplo, los investigadores aplicaron la métrica al rediseño de un artículo cotidiano de plástico de un solo uso, las tapas de los vasos de café. En la actualidad, cada año se utilizan miles de millones de tapas de vasos de café desechables, que representan alrededor del cinco por ciento de todos los residuos plásticos recogidos en las labores de limpieza costera en todo el mundo. Con tres tipos diferentes de tapas para tazas de café actualmente en uso -que incluye las fabricadas con ácido poliláctico, polipropileno y poliestireno-, los investigadores evaluaron qué material de tapa del mercado reduce más el impacto ambiental.

«¿Qué es mejor: una tapa que emita un poco más de gases de efecto invernadero pero que persista menos en el medio ambiente o una tapa que emita menos gases de efecto invernadero pero que persista durante más tiempo? Para responder a esta pregunta, asignamos un valor económico a ambas opciones en términos de coste de fabricación del producto y coste para el medio ambiente y los servicios ecosistémicos», explica James. «Simplemente fabricar productos que persistan menos por el hecho de no estar ahí, o de desaparecer más rápido, reduce enormemente ese coste para la sociedad».

«Cuando te encargan hacer una nueva tapa para una taza de café que tiene que ser sostenible y ecológica, y tienes que averiguar qué polímero es mejor para el medio ambiente, actualmente, lo ecológico puede tener en cuenta cuánta energía se utiliza para fabricar el plástico o cuántos gases de efecto invernadero se emiten. Pero el cálculo actual para un diseñador no tiene en cuenta cuál es la persistencia de la tapa. Lo que Bryan ha hecho con el desarrollo de esta métrica es pionero», añade Reddy, que asesora a James junto con el coautor Collin Ward, científico asociado del Departamento de Química y Geoquímica Marina del WHOI.

«Lo importante de este estudio es que ayuda a cambiar la narrativa, pasando de la definición del problema de la contaminación por plásticos a la búsqueda de soluciones. Los plásticos son materiales extremadamente útiles y no van a desaparecer pronto. Pero todo el mundo está de acuerdo en que la cantidad de plástico que se filtra en el medio ambiente es un problema. El marco presentado en este estudio representa un primer paso importante hacia la solución de este problema mediante el diseño de materiales que satisfagan simultáneamente las necesidades de los consumidores y no persistan si se filtran incidentalmente al medio ambiente», afirmó Ward.

James señala que mediante estrategias meditadas para tomar buenas decisiones de diseño, «científicos, ingenieros y diseñadores tienen la oportunidad de influir significativamente en la crisis de la contaminación por plásticos. Los parámetros y métodos desarrollados en este estudio pueden orientar las decisiones de diseño y las prioridades de investigación para alcanzar este objetivo».